典型工程筑坝砂砾料级配特征与压实特性研究

砂砾石坝坝料级配设计、坝体分区和填筑标准的设计均依赖于工程经验,为砂砾石坝坝料设计和填筑标准设计及评估提供工程类比基础。基于典型工程筑坝砂砾料级配包线和填筑标准现场试验干密度统计,分析实际工程筑坝砂砾料典型级配包线范围,给出关键级配特征参数的分布区间,并研究砂砾料级配特征对压实特性的影响。结果表明：（1）典型筑坝砂砾料级配最大粒径为400～600 mm,常见级配包线含砾量为70%～88%,曲率系数为1～10,不均匀系数多大于5,级配方程参数b和m范围分别为0～0.9和0.2～1.0;（2）能获得较高填筑干密度的砂砾料级配含砾量为70%～85%,曲率系数为1～10,不均匀系数大于5,级配方程参数b值和m值分别为0.7～0.9和0.6～0.9;（3）含砾量、曲率系数、不均匀系数和最大粒径对干密度均有显著影响,影响程度依次减小。     

筑坝反滤料动剪切模量和阻尼比影响因素试验研究

采用多功能静动三轴仪开展了筑坝反滤料的动剪切模量和阻尼比试验,并对其影响因素进行了试验对比分析,建议了一个综合反应固结应力比、孔隙比和试验级配特征的最大动剪切模量计算公式。试验和分析结果表明,固结应力比对最大动剪切模量的影响可采用幂函数来进行拟合,孔隙比的影响可采用指数函数来进行拟合,试验级配的影响可通过不均匀系数Cu和曲率系数Cc的线性函数来表达。各种影响因素对阻尼比均有影响,但各种情况下的阻尼比试验结果都在一个很小的范围内,可采用平均值计算。     

间断级配砂砾石土的渗透变形试验研究

渗透变形是颗粒材料中细颗粒在渗流作用下发生重分布且导致土体的内部结构、水力及力学特性发生变化的现象,是导致砂砾石土地基及堤防结构破坏的主要原因之一。利用自主研发的刚性壁渗透仪对不同级配及细颗粒含量的间断级配砂砾石土在恒定水头渗流作用下进行渗透变形全过程试验,监测了渗流过程中的局部水力梯度空间分布以及竖向位移变化,分析了渗透试验结束后土体的颗粒级配空间分布变化。研究结果表明:土粒中细颗粒所处的欠填、满填及过填3种堆积状态决定了粗、细颗粒间不同的接触方式,影响其渗透性。渗透试验结束后细颗粒流失量沿试样高度的空间分布可以划分为3个区域,即顶部流失区、中部均匀区及底部流失区。局部水力梯度的快速下降伴随着竖向位移的突变,意味着渗透变形的开始;渗透变形启动时的局部水力梯度大于全局水力梯度,证实了采用大尺寸试验执行渗透试验的必要性。细颗粒处于过填状态的试样依然会发生渗透变形且导致强烈的沉降变形,值得进一步的研究。     

不同掺合料砂砾石的冻胀实验研究

本文介绍饱水开放系统条件下砂砾石土的冻胀实验及结果,给出了四种土类在不同细颗粒土含量时的冻胀实验结果,并考虑冻结速率的影响;提出了用砂砾石土换填冻层的允许粉粘粒土含量之标准界限和工程实用的冻胀率安全控制指标,给出了其含量与冻胀率的相关曲线及冻胀率预报计算的经验公式。     

描述土体级配分布的级配方程及其适用性

对Weibull模型公式进行变形和演化,得到一个用于定量表示连续级配分布的级配方程,该级配方程可以表示双曲线、近似直线、反S形曲线3种典型级配分布形态。对粉土、黏土、砂土、粗粒土的级配分布进行拟合,拟合结果均良好。从粒径的分布范围考虑,用理论推导的方法,对级配参数的取值范围进行了详细的研究。将实际拟合结果和理论推导结果相结合,得到最终的级配参数范围：c为0.001～1.5,n为0.065～4.8。将新级配方程与Talbot分形级配方程、吴二鲁单参数级配方程进行对比分析,发现Talbot分形级配方程不能反映反S形级配分布,单参数级配方程不能反映颗粒均匀的窄级配分布,而新级配方程对以上不同级配分布均拟合良好,因此新级配方程具有更广泛的适用性。另外,对级配参数在剔除法、相似级配法、等量替代法、混合法下的演变进行了推导,实现了对缩尺前后级配分布的定量表示。     

天水市城区砂砾石地基的变形特征和承载力分析

本文通过对天水市城区砂砾石试样的颗粒分析及原位测试结果进行统计，对砂砾石地基的变形特征和承载力进行了讨论。     

砂砾料动残余变形特性的试验研究

采用GDS动三轴试验系统对某水电站堆石坝的砂砾料进行了两种级配的动残余变形试验。试验结果表明,在围压比较小时,大部分试验条件下材料的残余剪应变和残余体变与lg(1+N)较好地符合直线关系;当围压较大时,在低动应力水平下试验结果仍能较好地满足线性关系,但随着动应力水平的增加,试验结果的离散程度变大。另外,在相同初始状态条件下,土料抵抗动力荷载变形的能力随着土料中粗颗粒含量的增多而变大。     

反滤系统渗透流失土颗粒级配的显微图像分析法

在反滤系统渗透稳定性的研究中,提出采用数码显微镜和图像分析软件测定渗透流失土颗粒级配的方法。该法可对渗透流失的少量土颗粒进行级配分析,测定成本低,但对取样要求较高。针对所用的粉土,采用异丙醇作为分散剂,颗粒浓度取4 g/L,可获得良好的测定效果。与比重计法测定结果的对比分析表明,显微图像分析法是可靠的。误差分析表明,对于扁平不规则的土颗粒,显微图像分析法测定的级配曲线粒度偏大,细颗粒产率偏低,而比重计法则相反。显微图象分析法可为反滤系统渗透稳定性研究提供有效的手段。     

高液限土填料改良的最佳掺砂砾石比试验研究

对永宁高速公路高液限土填料进行掺砂砾石改良试验,首先分析确定了试验中的重要影响因素并制定了相应的对策,以保证试验结果的可靠性;通过大量的试验得到了不同高液限土的最佳掺砂砾石比,为合理有效地利用高液限土积累了经验,并为类似工程的设计和施工提供了参考。     

天水市城区砂砾石地基的变形特征和承载力分析

本文通过对天水市秦州、麦积两区砂砾石地基进行大量颗粒分析、动力触探、灌砂法试验及人工回填打入预制桩、人工挖孔灌注桩静载荷试验,并对其各项试验结果进行统计,系统地总结了天水城区砂砾石的分布特征、颗粒组成、物理力学性质;并通过粒径直方图统计分析阐明了藉河流域颗粒级配明显好于渭河流域,承载力特征值亦高于渭河流域的几个关键问题,并通过对工程实例的试验检测,对涉及的砂砾石地基的承载力特征值及变形模量,桩的极限端阻力标准值、极限侧阻力标准值应用实际问题进行了对比、讨论和分析,因此对工程质量的检测和设计应用有着重要意义,可供类似工程参考.     

粗粒料的单参数级配方程及其适用性研究

提出了一个适用于描述粗粒料连续级配的单参数级配方程,研究了方程的基本性质,分析了方程对连续级配粗粒料两种典型级配曲线的反映能力,利用多个土石坝工程粗粒料级配曲线验证该方程的适用性,推导了方程表示良好级配的参数范围。结果表明:提出的级配方程能够描述反S形和双曲线形两种典型的粗粒料级配曲线。方程参数β的范围为(0,1),当β值较小时,方程表示的级配曲线为双曲线形;当β值较大时,方程表示的级配曲线为反S形。提出的级配方程对土石坝工程中各种粗粒料的级配具有较好的适用性。与分形级配方程和连续级配方程相比,该单参数级配方程更具有实用价值。当β>0.13时,方程表示的级配为良好级配,该范围的确定可以为筑坝粗粒料的级配设计提供依据。     

土石坝粘土土心墙反滤料参数组合优化模拟

土石坝粘土心墙作为保证大坝防渗性的基础性工程,其重要性不言而喻,而反滤料则是心墙外部结构,其性能由厚度和粒度组合来决定。以辽宁独岗寺水利枢纽大坝为分析对象,分别就大坝饱和渗流、饱和—非饱和渗流不同状态下的反滤料相关参数不同,配合方案利用Geo-Studio软件进行了模拟分析,得出了两层反滤料的最佳厚度及粒径组合,但在实际设计时仍需要结合工程实际条件作适当调整,可为相关设计提供参考和借鉴。     

高等级公路级配碎石柔性基层应用研究

通过室内试验,铺筑试验路,提出了2种级配碎石柔性基层路面结构和1种级配碎石级配,研究了级配碎石基层的施工,可供级配碎石柔性基层设计及施工参考。     

混凝土集料级配与分形

若尺度范围足够宽，分表维数Ｄ〈３时，破碎体分形与指数ａ〈３的筛下幂式一致；Ｄ〉３时，破碎体分形符合筛上幂型分布。统计分析表明，建筑用砂符合Ｄ〉３的分形，指数β很好地反映了砂的级配与粗细，可作为评估指标使用；碎石集料分形符合筛下幂型分布。     

寒区级配碎石冻胀正交试验研究

级配碎石作为季节性冻土地区高铁路基基床表层填料,其防冻胀问题尤为关键。为研究在不同条件下级配碎石的冻胀特性,选取不同的含水率、细颗粒含量、冷端温度和压实度进行了室内封闭系统冻胀正交试验。结果表明,在不同因素、不同水平的组合时,级配碎石有不同程度的冻胀。当级配碎石含水率为5%时,试样的冻胀率较小;当含水率超过7%时,大部分试样冻胀率超过1%。对冻胀过程中试样温度场、冻结深度、冻胀变形过程和冻后试样含水率分布进行了分析,发现冻后试样冷端位置的含水率高于初始含水率,暖端位置的含水率低于初始含水率。当以冻胀率作为参考序列,其他试验条件作为比较序列时,灰色关联度分析结果表明,影响级配碎石冻胀率的主要是含水率,其次为细颗粒含量、压实度及冷端温度,其关联度相差不大。并得出了最有利于冻胀发展的组合。为满足寒区高速铁路变形量的要求,提出以控制级配碎石含水率小于5%为指标。     

加载频率对反滤料动变形特性影响的试验及细观数值模拟研究

在动三轴试验过程中,加载频率对动模量和阻尼比的影响目前还没有定论。基于室内动三轴试验结果,采用二维颗粒流程序PFC2D模拟了筑坝反滤料在不同加载频率（f = 1.0、0.5、0.1、0.05 Hz）条件下的室内动三轴试验。数值模拟结果与试验结果基本吻合,试验结果表明,（1）当 f ≥ 0.1 Hz时,频率对动模量和阻尼比的影响可以忽略;当 f < 0.1 Hz时,模量在小应变情况下会有所降低,但随着应变的增大会趋于一致。（2）阻尼比在f = 0.05 Hz时波动比较大,但与其他频率条件下的阻尼比相比都在一个较小的区域内,可以认为频率对阻尼比基本没有影响     

粗粒料级配缩尺方法对其最大干密度的影响研究

对某原型级配粗粒料,按规范要求采用剔除法、等量替代法、相似级配法、混合法等4种缩尺方法,获得15条模拟级配,相应的最大颗粒粒径分别为60、40、20 mm。在相同振动功能条件下,对模拟级配进行了最大干密度试验,研究同一原型级配经不同级配缩尺方法后其最大干密度值的变化规律。分析认为,最大干密度与缩尺后级配的不均匀系数、曲率系数、最大颗粒粒径、小于5 mm粒组含量等参量相关,提出了修正级配参数方法,即将最大干密度与级配相关参量归一化。最后进行了试样尺寸直径为1 m的原型级配粗粒料的击实试验,验证了归一化公式的合理性。     

新疆新产出的宝石级榍石的宝石学特征

新疆西南部帕米尔－西昆仑山区近年来新发现许多宝石新品种。其中宝石级榍石晶体较大，呈金黄色，透明，金刚光泽，硬度５．５～６，密度３．５３；高折射率，具很强的双折射和十分明显的色散（出火）；可与锆石、金红石甚至钻石媲美，十分美丽，属较罕见宝石品，是近年来新疆宝石品种的重要发现之一。